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高精度时间数字转换器TDC-GP2在超声波流量计量中

文章出处: 人气: 发表时间:2018-07-04 22:57

  TDC-GP2创新的测量机制决定了其低功耗的特性。从图3中可以看出,TDC-GP2在进行时间测量时,其耗电较大的核心测量单元并不总是在工作,它仅仅用于测量START信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间(TFC1),以及STOP信号上升沿到下一个参考时钟上升沿的时间(TFC2),而中间大量的时间测量是由数参考时钟周期数来完成的。TDC核心测量单元工作时的耗电为15mA,非工作时的耗电小于150nA.由于TDC核心测量单元的工作时间在一次测量中所占时间比例极小,而且在管道流量测量中每次测量的时间一般为微秒级,因此TDC-GP2的平均功耗能达到极低的水平,以每秒钟测量两次为例,平均功耗能做到小于2uA.

  TDC-GP2不但具有超低功耗的时间测量单元,还集成了用于驱动超声波换能器的脉冲发生器。通过寄存器的设置可对产生脉冲的频率、相位进行控制,一次最多可以产生连续15个脉冲。脉冲发生器有FIRE1和FIRE2两个输出管脚,这两个输出管脚分别具有48mA的驱动能力,如果将其并联使用可以将驱动能力增加到96mA.对于小管径的流量测量来说,无需前端放大电,可以直接用FIRE输出脉冲来驱动超声波换能器。

  TDC-GP2具有高精度的时间测量功能,分辨率达到65ps,为时差法流量计的应用提供了基本的测量保障;TDC-GP2的脉冲发生器在小管径的流量测量中可直接驱动超声波换能器,无需另外增加驱动芯片;TDC-GP2测量的低功耗特性使得流量计的整体功耗大幅降低,为电池供电设备提供了优良的解决方案。

  使用TDC-GP2的超声波流量计方案相对于使用分立元件或者FPGA的超声波流量计方案,大大简化了硬件电设计,只需搭配MCU和简单的比较器、模拟开关元件就可完成控制和时间测量回的设计。该方案使电设计得到简化的同时大大缩小了设备的PCB面积,使设备的生产、也更加方便容易。

  TDC-GP2还带有两温度测量功能,可直接接PT1000或PT500热电阻进行温度测量,这为热量表的应用提供了集成化的解决方案。

高精度时间数字转换器TDC-GP2在超声波流量计量中(图1)

  超声波原理的流量计将是未来流量计的发展方向,TDC-GP2为超声波流量计提供了最高集成度、最高测量精度、最低功耗的解决方案。基于TDC-GP2测流量原理的户用超声波热量表方案已由ACAM中国区总代理世强电讯进行了大面积推广,TDC-GP2已在超声波热量表中得到了广泛的实际应用,世强电讯可为您提供易于使用的评估套件,更多详情可致电世强电讯。

高精度时间数字转换器TDC-GP2在超声波流量计量中(图2)

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  该系统充分利用TDC-GP2的优良特性,通过其高精度时间间隔测量功能实现了。IGBT导通延迟时间间隔的测量。该系统测量范围为2.0 ns~1.8 μs,其主要性能指标能满足测量IGBT导通延迟时间的要求,具有一定的实用价值。由于IGBT导通的电流信号是纳秒量级的高频信号,因此在后续电设计中,将进一步提高系统的抗干扰能力,以满足测量导通延时时间间隔的需要。

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